空調和其他冷卻系統是最大的電力消耗者之一,因此在日益變暖的未來,找到被動冷卻建築物的方法非常重要。現在,布法羅大學的研究人員開發出了一種混合裝置原型,不僅可以在不用電的情況下大幅冷卻建築物,還可以捕捉太陽能來加熱水。
多年來,輻射冷卻系統以多種形式產生,從房間或建築內部吸收熱量,並以紅外波的形式向天空發射。在這樣的波長下,地球的大氣層對輻射是“看不見的”,這意味著沒有任何東西可以阻止熱量直接排入寒冷的外太空。
這些裝置使用的面板材料可以吸收和釋放熱量。對這些熱輻射板進行定位的合理方法是,像太陽能板一樣,將一個面朝向天空,但這項新研究的團隊表示,這不是最有效的方法。面板兩邊都會散發熱量,所以在那個位置,一邊的熱量被散發回地面。
因此,在新的設計中,布法羅的研究人員移動了熱輻射器,這樣熱量就可以從兩側收集並傳輸到太空中。為此,他們將熱輻射器垂直放置在一對V形鏡子之間。然後,這些鏡子將紅外線波反射到天空中。
在實驗中,該裝置能夠在陽光直射下將測試單元內部的溫度降低超過12°C,在模擬的夜間測試中可以降低超過14°C。由於中央散熱器的兩個表面的熱量散發到天空,因此該散熱器上的區域性冷卻功率密度增加了一倍,從而創紀錄地降低了高溫。
鏡子也更先進,它們由10層薄的銀和二氧化矽層組成,在處理不同波長時具有選擇性。它們反射來自發射器的中紅外波,同時吸收來自陽光的可見光和近紅外波。這樣可以防止太陽的熱量抵消冷卻效果,從而提高效率。
作為額外的好處,鏡子吸收的熱量可以得到很好的利用。在這次測試中,研究小組用它把水加熱到60°C。
製冷仍然是最大的能源消耗之一,該裝置可以幫助降低製冷的成本和環境負擔。
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